《生物統計學》教學方式的探索和實踐

摘要：生物統計學是運用數理統計的原理和方法來分析和解釋生物界各種現象和試驗調查資料的一門科學，在生物學、食品、農學、林學、醫藥、衛生、生態、環保等領域已有廣泛應用，是生物學科各專業學生的必修課和工具課。本文以生物學專業的視角根據人才培養目標和生物統計學課程特點，通過改革教學模式、教學方法和考核方式等途徑提高學生生物統計學知識的應用能力。

關鍵詞：生物統計學；教學方式；實踐教學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）48-0145-03

生物統計學是數理統計在生物學中的應用，它是用數理統計的原理、方法來分析解釋生物學中各種現象和實驗調查資料的一門科學。生物統計學是本科生專業必修課，對提高學生的科研能力和綜合素質有重要意義。生物統計學，不僅提供設計科學試驗和收集數據的方法，而且也提供整理和分析數據、得出科學結論的方法。同時，生物統計學也是一門理論性和實踐性較強的課程，課程內容廣、概念多、公式多；加上學生缺乏背景知識，對該課程認識不夠，使這門課程有教師難教，學生難學、難記、難用的“四難”課程之稱[1，2]。從2012年開始，我校生物統計學教研組針對課程特點，重新確立了教學目標和教學計劃，改進教學方式，增加學生上機操作訓練，使學生由傳統的學習統計基礎知識向掌握具體數據處理和分析方法的目標上轉變，將過去以筆試為主的考試方式轉變為基礎知識測試和統計分析方法應用相結合的考核制度，從源頭上使教學模式向注重人才培養和提高學生科研素質上轉變。經過教研組全體教師的努力，生物統計學的教學質量和教學水平得到了大幅提升。筆者根據兩年來的生物統計學教學工作的實踐，結合課程特點，對生物統計學課程教學方法的探索和實踐作如下總結。

一、確立教學目標、調整教學計劃

2012年前，我校生物統計學，主要由數學專業的老師進行講授，教學內容以數理統計為主。學生學習本課程后，仍然無法將統計學這一工具應用于生物學的相關領域。針對這一情況，學院領導研究決定生物統計學這門課程由學院相關專業的教師授課，教研組接到通知后進行了研究部署。筆者在確立人才培養目標時，首先將生物統計學課程定義為工具課。在確保這一基礎后，筆者根據我校本科生培養目標，將生物統計學的目標明確為：以一線教師和科研工作中最常用的統計分析方法為內容，要求學生了解現代科學研究的基本方法、統計學基本概念和主要參數的意義；理解生物學實驗設計方法和常用統計模型的應用條件；掌握實驗設計和統計分析方法，掌握EXCEL和STATISTICA軟件操作方法，能夠獨立進行生物學試驗結果的統計分析，并具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。

根據上述教學目標，筆者選擇合適的課程教材，制定教學計劃，將生物統計學的課程重心放在讓學生了解統計學的一般原理和方法、掌握實驗設計和數據分析的原理、掌握統計軟件處理和分析數據的方法上。

二、優化教學內容，突出課程重點

教學內容貫穿整個教學過程，是人才培養的主要落腳點。生物統計學的教學內容非常龐雜，筆者根據教學目標和教學計劃，將生物統計學課程進行了梳理，主要以一線教師和科研工作者最常用到的統計學知識為基礎。教學內容，主要包括數據和數據類型、總體和樣本、數據的描述性統計、概率和分布、統計推斷、t檢驗、方差分析、數據轉換、多重比較、相關和回歸、因子分析、非參數檢驗、實驗設計等。教學的重點，是讓學生理解各種統計方法的使用條件和基本原理，通過在計算機上運行EXCEL和STATISTICA軟件，結合生物學實例掌握各類統計模型和檢驗方法的具體操作步驟，得出統計檢驗結果，并根據實驗數據運用已掌握的生物學原理解釋實驗數據所產生的科學意義。此外，我們在教學過程中，會將近年來生物學方面有重要意義的一些統計學方法和原理做簡單的普及，如將系統發生關系納入形態數據中，檢驗形態特征進化的譜系依賴性；利用不同地理種群的生活史特征和形態特征計算物種的表型分化，結合遺傳分化數據分析物種分化的原因等。我們通過這樣的方式，在學生心中埋下進一步學習統計學的種子，為他們以后的科研和學習提供幫助。從教學內容上，筆者將以往所注重的統計原理介紹和統計模型推導的部分轉變為讓學生理解統計模型的原理和應用條件，內容上側重于讓學生掌握統計分析方法的應用。因此，筆者在授課過程中，上機實習的學習時間約占整個課時的50%。根據人才培養目標，生物統計學課程重點要求學生掌握實驗數據分析處理的一般方法，并利用EXCEL和STATISTICA軟件綜合分析數據并得出科學結論。教學過程中，筆者注重生物學實例教學，利用已發表文章的數據為訓練內容，將課程所涉及的各類統計模型貫穿于實例教學中，使學生在學習理論知識的同時，將所學方法應用于實際科研項目中，激發學生學習的積極性和主動性。

三、“以學生為本”，優化教學方式

現代教學觀念認為，課程是學生的發展，課程是教師與學生之間的契約[3]。這里體現了一種“以學生為本”的教學理念，傳統教學較多地體現在對教師和教材的關注上，而“以學生為本”的教學思想，則更多地關注在課程教學活動過程中學生的參與和知識的獲得，關注在課程教學過程中為學生創造出充滿生機的學習、研究氛圍，為學生提供張揚個性、充分發展的環境[4]。在“以學生為本”的教學思想指導下，針對生物統計學理論性較強，內容枯燥、乏味等特點，筆者在教學過程中，以多媒體教學為主，輔以傳統的板書教學。教學過程，筆者為學生提供大量的實驗數據，啟發和引導學生主動挖掘數據，通過小組討論等形式探究數據處理方式，應用已學習的統計模型分析實驗數據并得出科學結論。

在教學過程中，將傳統的教師講授模式轉變為教師講授和實例教學相結合的模式，筆者將上課的地點安排在計算機機房進行，每次上課根據教學內容的不同設置1～2課時的實例教學。從應用統計方法解決實際科研問題的角度組織課堂教學，以小組的形式就某個實際問題展開討論，教師的角色定位成課程組織者，充分調動學生學習的積極性和主動性。例如，我們在講解t檢驗時，前1個課時，我們通過多媒體教學結合板書的形式講解t檢驗的應用條件和計算原理；其余2個課時，我們提供一定的生物學實驗和中學生考試成績相關的數據，以小組討論的方式要求學生對數據進行統計檢驗并得出科學結論。在學習相關與回歸時，我們要求學生將生物化學實驗和生態學實驗的數據拿到生物統計學上進行統計檢驗，如分子量和電泳遷移距離的實驗數據，可以用來檢驗蛋白質分子量和電泳遷移距離的相關性，并預測已知遷移距離的蛋白質分子的分子量；通過卡方檢驗驗證果蠅雜交結果是否符合實驗預期等。我們通過對自己實驗數據的統計檢驗，讓學生深刻體會到學習生物統計學的重要性，從而激發學習的主動性，變被動接受為主動學習和探究。endprint

四、“學以致用”，加強實踐教學

實踐教學是高校實現人才培養目標的重要環節，是高校生物專業教育教學體系的重要組成部分，是培養學生專業技能及實踐技能的重要途徑。它對提高學生的綜合素質，培養學生的創新能力，造就學生成為具有社會競爭力和國際競爭力的高素質人才具有特殊作用[5，6]。因此，筆者根據大學生人才培養目標，將生物統計學的教學內容融入到學生實踐教學中。在教學過程中，我們將整個班級按照每6個人一個小組進行分組，在教授不同的教學內容時，給每組同學收集一定的數據，采用研究型教學的方式讓學生根據已有的知識對數據進行分析和整理，并得出相應的統計結果。我們通過研究型教學的方式，可以使學生積極參與到教學和科研實踐中，對提高學生利用生物統計學的原理解決實際生物學問題有積極的推動作用。

此外，筆者利用動物、植物和微生物野外實習和大學生創新訓練等實踐教學活動引導學生將所學的統計學知識應用到實際科研訓練中。教師根據已學過的統計學原理組織和指導學生在開展野外調查和創新訓練前，針對性地查閱文獻、設計實驗方案，學生在實習過程中根據已確定的實驗方案進行數據的收集和采樣工作，完成野外實踐活動并獲得相應實驗數據后，對數據進行統計分析得出科學結論。我們通過完整的實驗設計、獲得數據、分析數據和得出結論等過程，使學生更好地掌握生物統計學這門工具課，提高學生的科研創新能力和綜合素質。

五、注重實效，改革考核形式

考試是教育教學工作的重要環節，正確理解和掌握考試的目的對促進學生學習和改進教學工作、提高教學質量有重要意義。在以往的教學過程中，考試以筆試為主，考試內容主要偏重于概率論和統計學的原理和基本概念等，期末考試的成績決定了這門課的最終成績。在這種考試指揮棒的作用下，學生往往是平時松、考前緊，考后不復習。這種考試方式不能全面考查學生對各種統計分析方法的掌握和應用情況，同時也不利于學生形成良好的學習習慣，學習課程后也不能將具體的統計學方法應用到今后的科研或教學實踐中。為了扭轉這種局面，對學生進行準確、客觀、公正地評定學習成績和能力的改革勢在必行。筆者根據人才培養目標，將課程最終考核成績分為以下三個部分：平時成績（占總成績的40%，主要由出勤和課后作業成績組成）、期末筆試成績（占總成績的24%，主要是生物統計學一些重要的概念和統計原理）和實驗數據分析（占總成績的36%，根據給定的實驗數據，利用EXCEL和STATISTICA軟件選擇正確的統計分析方法，得出可靠的實驗結論）。

在教研組實施上述教學改革后，我院學生應用統計學處理和解決科學問題的能力有了明顯提高。在大學生科研訓練中，我們要求學生不斷地把統計的方法應用到解決實際科學問題上，使他們形成了一個不斷鞏固統計學方法和學習新的統計學知識的良性循環中，對統計學的學習有了更進一步的提高?？傊?，我們通過對教學內容、教學模式、教學方法和考核形式的一系列改革，可以有效地將學生從機械地學習生物統計學的理論知識向利用統計學的原理解決實際生物教學和科研的實際問題上轉變，讓學生能夠在理解統計學理論的基礎上，正確選擇和熟練運用統計方法解決實際問題。作為專業教師，我們也會在今后的教學中，仍需要不斷學習統計理論，探索教學規律，完善教育體系，提高課程教學質量，為培養具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才而努力。

參考文獻：

[1]鄒永梅.《生物統計學》課程建設的探索[J].江蘇教育學院學報，2012，28（5）：51-52.

[2]王春強，馬巍，王洪才.高?！渡锝y計附實驗設計》課程現狀分析[J].中國校外教育，2012，（11）：102.

[3]葛岳靜.關于精品課程建設的幾點看法（精品課程建設專家談）[J].中國大學教學，2003，（4）：4-6.

[4]郭祥群，阮源萍，楊利民，黎朝.以學生主體的教學優化模式探析[J].廈門大學學報，2004，增刊：1-4.

[5]洪梅.深化實踐教學改革，構建合理實踐教學體系[J].科技信息，2008，（12）：201.

[6]蒲小燕.對高校生物專業實踐教學的幾點思考[J].2010，（12）：64-65.

作者簡介：屈彥福（1979-），男（漢族），內蒙古興和縣人，南京師范大學生命科學學院，講師，博士，從事進化和生理生態學研究。endprint